Lufft路面狀況傳感器助推熱譜地圖

交通公路在路面溫度方面有著一致的特征。在道路即將結冰的時候，如果知道哪里更寒冷更容易結冰對于道路維護工作幫助及其重要?；贚ufft產品的熱譜地圖系統可提供夜間詳細的溫度差異地圖，提升公路維護的效率。熱譜地圖系統采集Lufft路面狀況傳感器的數據作為支撐。
 

概述

熱譜地圖（Thermal Mapping）實際上是路面溫度空間分布特征的一種直觀表現形式。通常用不同的顏色來明顯區分小路段與全路段平均溫度的差值。通常用暖色表示溫度高于平均溫度，用冷色表示溫度低于平均溫度。

比較典型的冬季寒夜，公路測量網絡的溫度差異可能達到10℃之多。導致的直接結果就是某些路段已經降至冰點甚至以下，而其他路段則不然。

熱譜地圖使用高分辨紅外溫度儀器，通過測量夜間道路表面的溫度隨空間變化而變化獲得。熱譜地圖是目前確定類似整個公路網絡路面溫度關系的少有經過驗證的可靠技術。這項技術已經在世界范圍采用，用以加強公路管理機構和氣象預報發布機構的信息利用率。本系統為單獨氣象站信息向整個公路網絡的擴展提供了一個方法，因此熱譜地圖是有效的冰情預警系統的重要組成分。

通過對冬季夜間整個公路網絡的預設段表面溫度的測量，熱譜地圖識別一系列不同的氣象條件下溫度變化模式。這種溫暖和寒冷區段的模式分布由當地環境因素和盛行氣象條件決定。霜和冰的產生即決定于地表接收和損失的能量平衡，還要結合水分保有量。這個過程被如下一系列因素的復雜關系所影響，因素包括：

• 盛行氣象條件
• 路面上空開闊程度因素（曝露程度）這個因素受周圍植被、建筑物和隧道等條件決定。路面上空不很開闊表明路邊或跑道邊上或者靠近邊上的地方有懸垂遮蔽物。這些因素能抵御夜間的寒冷，可讓路表保溫。較開闊的路面上空和開放環境差不多，由于沒有遮蔽物，無法阻止路表熱量流失，不能保持寒冷夜間的路面溫度。
• 靠近海濱或大型水域的因素。
• 城市的熱島效應。
• 截斷位置、河堤及地勢較高的地段。
• 還有一些具體位置的因素會影響到該點道路/跑到的能量流動。
• 道路/跑道結構狀況（路面材料，比如混凝土/瀝青/開級配瀝青，以及路基深度）。
• 交通量和交通流。
• 橋面或隧道

這些因素的結合可為每一段道路/跑道生成*的溫度譜圖數據。熱譜地圖可確立這些變量之間的關聯，還可顯示在不同的氣象條件下這些因素如何互動。

這個調查可生成對某一段路面或跑道的熱學譜圖-溫度截面數據。熱譜地圖可通過譜圖的分析并參考結合某些特殊氣象條件的調查數據中得出。通過每個氣象條件下的熱譜地圖即可識別出路表溫度變量的模式和大小，并且可用不同的顏色代表不同類型的溫度數據來顯示出溫度差異圖示。

Lufft在熱譜地圖服務方面已經擁有了豐富經驗。目前，熱譜地圖服務已經在*許多公路管理部門獲得了的實踐效果。

氣象狀況

在類似天氣狀況下，公路或跑道將會表現出固定不變且可預測的表面溫度變量模式。溫度變量的數值將會在不同天氣狀況之間交替變化。為了確立局部環境因素與盛行天氣狀況之間的關系，熱譜地圖采用了三個顯著差異的氣象分類去識別表面溫度變量的變化。

天氣狀況：
無風晴朗的天氣通常與反氣旋系統（高壓）或氣旋系統（低壓）之間的高壓脊有關。無云或少風的狀況讓路表夜晚的溫度下降非常迅速，可能會產生在整個區域的夜間路表溫度變化比較大的效果。
潮濕天氣狀況：
與氣旋系統（低壓）有關，總體云層較低，伴有溫和的風。云層遮蔽的作用就像毯子一樣，夜間將能量反射回路表，而風促進了路表空氣層的混合。這些因素的結合導致夜間路表溫度變化程度小。更

一般天氣狀況：
產生于比如瞬變脊或鋒面接近等各種氣象特征，通常與中/高云層和中度風關聯。表面溫度變化將會比潮濕天氣狀況更加劇烈，但不會如同天氣狀況一樣顯著。

理想情況下，熱譜地圖調查應當在所有三個天氣狀況下進行。然而，取決于當地條件，天氣狀況和/或中等天氣狀況適用于氣象臺站選址或路線優化使用。

操作因素

Lufft熱譜地圖調查使用一個特別裝備的車隊進行實施，每個車輛都裝有一個與自動GPS數據記錄器連接的lufft移動式路面狀況傳感器MARWIS-UMB。
熱譜地圖調查通常在十一月到四月之間和夜間23:00 到日升之間的時間段進行（指北半球）。
Lufft熱譜地圖調查以通常的路面車速進行，讓調查可以跨越不同網絡類型和環境（比如城市、鄉村、公路和機場）實施。
熱譜地圖測量工作通常每隔2或更小（MARWIS 10HZ的輸出頻率，80KM/h的車速，2.2米一個點)米進行一次?？梢园粗W絡要求修改數據的采集分辨率。
在熱譜地圖調查期間，同時進行詳盡的盛行氣象條件和路面狀態觀察工作。
在復式車道區段，調查通常在內側車道進行。然而，如果有三個或更多車道，那么調查通常在中間的車道進行。
在熱譜地圖調查開始之前，通過將公路/跑道網絡分割為30-50km的路線，從而分劃出更小更具可管理性的區段。分割出的路線將讓天氣狀況在整個調查過程中實現連續評估。調查中一臺車輛能夠覆蓋的區域將被為一個服務區。因此每個服務區由一系列路線構成。
服務區和路線始終遵循一套順序規則，并被規劃與一系列重疊區段結合。重疊區段讓所有數據進行對比，終相互關聯（例如，作為一次調查結論）。
熱譜地圖使用采集的數據生成，可以顯示不同天氣狀況下小路表溫度的相對空間變化，反映出采用顏色標識溫度分類的相對差異。
熱譜地圖可以硬拷貝或電子圖像的形式制作。熱譜地圖生成于GIS環境，可作為地理參考，并且如果必要可在GIS平臺導出使用。
在持續進行的研發計劃中，Lufft一直致力于推動熱譜地圖的生成流程。這一過程的關鍵部分在于熱譜地圖度和可重復性的規律性測試和校驗，這些結論已經得到科學雜志的認可。
Lufft已經確立了校驗數據質量的統計流程，并且對于不同熱譜地圖調查中采集到的溫度模式之間的相似性進行量化分析。這些措施表明了Lufft熱譜地圖成圖過程是可靠的，路面溫度變化在相似天氣狀況下始終能夠得以重現。

主要優點

潛在危險區段識別。熱譜地圖能夠提供整個網絡的溫度關系，從而識別出那些可能早先結冰的路段。如果僅僅依靠路面氣象站，這種判斷可能并不容易得出。
讓選擇性除冰策略得以實現。熱譜地圖能夠識別并集中關注那些需要維護作業的路段，同時為路線優化提供了關鍵輸入數據。
確定公路氣象站好的位置和數量。熱譜地圖能夠識別出那些具有穩定熱學特征，可以作為網絡和/或氣候域代表的路段，因此可以為氣象站確定好的安裝位置。
將冰情預警從特定氣象站點擴展至整個公路網絡。熱譜地圖讓冰情預警系統生成預報性熱譜地圖成為可能。由于可以在整個公路網絡使用zui小溫度外推法，熱譜地圖能夠提供氣象站之間表面溫度的關聯信息。
提供量化參考數據。 熱譜地圖作為決策工具的威力在與Lufft冰情預警系統結合使用時得到大化。通過熱譜地圖，來自公路氣象站的特定站點預報數據能夠擴展到整個網絡內公路使用。
熱譜地圖是Lufft冰情預警系統*的組成部分，為用戶提供了整個網絡低溫度預報地圖。在考慮氣象站選址問題時，熱譜地圖的價值更加*。如果氣象站僅設置在網絡冷的區域，那么就會得出悲觀的冬季維護策略。而因此會導致不必要的維護作業和開銷。